منو
 صفحه های تصادفی
منابع طبیعی تشعشع
مریم گلی کبیر
مبارزه و شهادت عبدالرحمن بن عقیل در روز عاشورا
علی علیه السلام تیـــــــرخداست
حوا «صورت فلکی»
حسن خلق و سوء خلق
حبیب بن مظاهر در کربلا
روابط ایران و عثمانی در عهد نادر
شیمی نفت
نابودی زمین
 کاربر Online
189 کاربر online
 : نجوم
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline دبیر گروه نجوم 3 ستاره ها ارسال ها: 1615   در :  دوشنبه 05 بهمن 1394 [05:49 ]
  سیستم موقعیت یاب جهانی(GPS)
 

سیستم موقعیت یاب جهانی در حال حاضر تنها سیستم کاملاً فعال ناوبری ماهواره ای است که با کمک بیش از دو جی پی اس ماهواره در فضا سیگنال های زمانی بسیار دقیق را منتشر می کند و در تمام شرایط آب و هوایی به گیرنده ها امکان می دهد موقعیت خود را با استفاده از این سیگنال های زمانی محاسبه کنند. ماهواره ها همچنین حامل آشکارسازهایی اتمی هستند که بخش مهمی از سیستم کشف فعالیت های اتمی آمریکا را پوشش می دهند.
اولین ماهواره آزمایشی آن در سال در آمریکا رسماً شروع فعالیت این سیستم را اعلام کرد. سیستم موقعیت یاب جهانی بر مبنای سیستم های قدیمی تر لورن سی (سال 1940) و ترانزیت (سال 1960) طراحی و پیاده سازی شده است. ماهواره های این سیستم را ابتدا شرکت راک ول و در حال حاضر نیز شرکت لاک هید مارتین طراحی کرده و می سازند.
سیستم موقعیت یاب جهانی(GPS) شامل سه بخش مجزای فضایی، ایستگاه های زمینی (برای مونیتورینگ، کنترل و ارسال اطلاعات به ماهواره ها) و گیرنده های کاربران است.
بخش فضایی:
در بخش فضایی، سیستم موقعیت یاب جهانی شامل 21 ماهواره فعال و 3 ماهواره رزرو در ارتفاع 20.200 کیلومتری از زمین و در 6مدار 55 درجه انحراف از استواست. در هر مدار 4 ماهواره موجود است و دوره تناوب آن ها 12 ساعت است. چیدمان ماهواره ها در فضا به گونه ای طراحی شده است که در لحظه بیش از 4 ماهواره در هر نقطه از سطح زمین در دید مستقیم باشند. البته تعداد ماهواره ها به دلیل جایگزین کردن ماهواره های قدیمی با ماهواره های جدید همواره در حال تغییر است. هر ماهواره حداقل دو ساعت اتمی از نوع سزیم، روبیدیم یا هیدروژن میزر دارد. ماهواره ها و ایستگاه های زمینی باید در حد نانو ثانیه همگام نگه داشته شوند. عمر مفید ماهواره ها بین 7 تا 12 سال است.
مدار حرکت ماهواره ها همواره به کمک جلوبرنده های هیدروژنی و طبق اطلاعات ارسالی از ایستگاه های کنترل زمینی تصحیح می شوند.انرژی الکتریکی مورد نیاز سیستم های الکترونیکی را پانل های خورشیدی تامین می کنند. ماهواره ها علاوه بر ارتباطات زمینی با ایستگاه ها و گیرنده های زمینی، به منظور همگام سازی و تصحیح مدار با یکدیگر نیز در ارتباط هستند.
بخش زمینی:
در بخش زمینی، تعداد زیادی ایستگاه های مونیتورینگ و نظارت در سطح زمین و در نقاط مختلف پراکنده شده اند. وظیفه این ایستگاه ها محاسبه، تخمین و جمع آوری پارامترهای مربوط به مدل های ریاضی تصحیح خطا، خطاهای مداری و غیره است که در نهایت باید برای ایستگاه های کنترل پس از جمع آوری و انجام پردازش های لازم، پارامترها را محاسبه و به وسیله ایستگاه های ارسال کننده به ماهواره ها ارسال می کنند.
گیرنده های کاربران:
در بخش گیرنده های کاربران، این دستگاه ها سیگنال های جی پی اس را دکود کرده و با استخراج اطلاعات موقعیت حداقل 4 ماهواره قادر خواهند بود زمان و موقعیت خود (شامل طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع) را از تقاطع چهار کره حاصل محاسبه کنند.
برای محاسبه دقیق موقعیت، گیرنده ها باید قادر باشند کلاک خود را با کلاک ماهواره ها در حد نانو ثانیه همگام نمایند.این فرآیند بسیار مشکلی است و تاثیر زیادی روی دقت محاسبات موقعیت می گذارد. هر یک نانو ثانیه خطا باعث ایجاد 3/0 متر خطا در محاسبه موقعیت می شود. گیرنده ها باید قادر باشند سیگنال هایی با توان بین 150-دسی بل تا 160-دسی بل را تشخیص داده و تعقیب و رمزگشایی کنند.
ماهواره ها اطلاعات ناوبری شامل موقعیت ماهواره ها، زمان جهانی و دقیق کل سیستم پارامترهای تصحیح خطاهای اندازه گیری و داده های مربوط به مدار ماهواره ها را با نرخ 50 بیت در ثانیه در باند L1 و کد C/A به سمت زمین ارسال می کند. مهمترین منابع خطای اندازه گیری فاصله گیرنده تا هر ماهواره یونوسفر، تروپوسفر، سیگنال های برگشتی از موانع، و کلاک گیرنده ها هستند. هر یک از این خطاها با یک تابع ریاضی نسبتاً دقیق مدل شده اند. مدل های ریاضی هر یک دارای پارامترهایی هستند که به وسیله ایستگاه های مونیتورینگ و کنترل زمینی اندازه گیری و به ماهواره ها ارسال می شوند تا سپس از آن جا همراه با اطلاعات ناوبری برای کاربران ارسال شوند.
سیستم موقعیت یاب جهانی در دو باند L1 (1575.42 مگاهرتز) و L2 (1227.60 مگاهرتز) سیگنال های خود را ارسال می کند. باند L1 با هر دو کد C/A و PA ترکیب می شود ولی باند L2 فقط با کد PA ترکیب می شود. کد C/A برای عموم قابل استفاده است ولی کد PA فقط برای صنایع نظامی آمریکا قابل استفاده است. نرخ ارسال کد C/A، 023/1 مگاچیپ (نمونه) در ثانیه است، حال آن که نرخ ارسال کد PA، 230/10 مگاچیپ در ثانیه یعنی 10 برابر بیش تر از نرخ ارسال کد C/A است. به همین دلیل گیرنده های نظامی با استفاده از کد PA تا 10 برابر دقیق تر با ماهواره ها همگام می شوند و در نتیجه خطای اندازه گیری آن ها خیلی کمتر است. این کدها برای همگام سازی، مقاوم کردن داده ها در برابر نویز و جلوگیری از نفوذ سیگنال های خراب به سیستم استفاده می شود. دقت تخمین موقعیت در این سیستم از چند متر تا حد میلی متر (در گیرنده هایی با قابلیت اندازه گیری فاز سیگنال ها) می رسد.
گیرنده های نظامی با بهره گیری از هر دو فرکانس L1 و L2 قادرند بسیاری از خطاها از جمله خطاهای ناشی از یونوسفر را تا حد زیادی کاهش دهند حال آن که گیرنده های تجاری فقط به فرکانس L1 دسترسی دارند. البته نوع دسترسی و تعداد باندهای جی پی اس در آینده ای نزدیک به منظور رقابت با سیستم اروپایی گالیله دچار تغییرات اساسی خواهد شد به طوری که حداقل دو باند برای عموم قابل استفاده خواهد بود.
سیستم جی پی اس، امروزه کاربردهای بسیار وسیعی در زمینه های مختلف صنعتی و نظامی پیدا کرده است. در صنایع نظامی می توان به بمب های هوشمند، موشک ها، سیستم های ناوبری جنگنده ها، ادوات جنگی زمینی و غیره اشاره کرد. در صنایع تجاری می توان به راهنمایی راننده ها، انواع مختلف سرویس های وابسته به مکان و غیره اشاره کرد. مثلاً در برخی از کشورهای اروپایی عوارض جاده ای با کمک این سیستم به صورت اتوماتیک و نامحسوس پرداخت می شود.


تصویر



منابع: مجموعه خبرهای هوافضایی( شماره های 79و80 سال 85 – قاسم کاهه) - پژوهشگاه هوا و فضا
info@ari.ac.ir
http://www.ari.ac.ir
www.cao.ir/Portal/File/ShowFile.aspx?ID...16c5...
https://fa.wikipedia.org/wiki
با تلخیص


همچنین اطلاعات مرتبطی را نیز می توانید از دانشنامه شبکه رشد به آدرس زیر دریافت نمایید.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%D9%85%D8%A7%D9%87%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%87%E2%80%8C%D9%87%D8%A7%DB%8C+%D9%81%D8%B6%D8%A7%DB%8C%DB%8C&SSOReturnPage=Check&Rand=0

  امتیاز: 0.00